Minifábrica autônoma produz químicos usando apenas energia solar

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/10/2021

O coração da minifábrica é este reator solar, que opera autonomamente.
[Imagem: Noël Research Group]

Fotoquímica

Pesquisadores da Universidade de Amsterdã, nos Países Baixos, desenvolveram um minirreator autônomo movido a energia solar que poderá produzir produtos químicos finos em locais remotos da Terra e, possivelmente, até mesmo em Marte.

A minifábrica autônoma é capaz de sintetizar, em volumes economicamente relevantes, virtualmente qualquer tipo de composto, incluindo os da química fina, o que inclui medicamentos.

"A minifábrica é baseada no conceito de fotoquímica, usando a luz solar para alimentar diretamente a síntese química. Empregamos um fotocatalisador, uma espécie química que conduz a síntese quando iluminada," contou o professor Timothy Noel.

Já existem diversos experimentos de fotoquímica, que normalmente utilizam LEDs ou outras fontes artificiais de iluminação. Mas a equipe optou pela energia solar para poder levar seu conceito a qualquer lugar.

"Para começar, isso torna a síntese totalmente sustentável. Mas também permite a operação autônoma em locais remotos. Nosso sonho é ver nosso sistema usado em uma base na Lua ou em Marte, onde sistemas autossustentáveis serão necessários para fornecer energia, alimentos e medicamentos. Nossa minifábrica pode contribuir para isso de uma forma totalmente autônoma e independente," destacou Noel.

Minifábrica solar

O elemento central da minifábrica química é o que a equipe chama de "concentrador solar", essencialmente uma folha artificial de plástico transparente com canais micrométricos nos quais ocorre a síntese química. Adicionando corantes específicos, a equipe transformou o plástico em um guia para a luz solar, direcionando a luz para os canais e convertendo uma parte substancial da luz em fótons vermelhos, que induzem a conversão química.

Um sistema simples de bombeamento transforma o concentrador solar em um reator de fluxo totalmente operacional, com a conversão química ocorrendo no interior dos canais, que funcionam como os tradicionais frascos ou vasos de síntese química.

Embora os canais sejam minúsculos, o reator de fluxo consegue produzir quantidades relevantes, uma vez que ele opera do nascer ao pôr do sol de maneira contínua. "Além do mais, o uso de canais permite um acoplamento muito mais eficaz entre a luz e a química do que é possível com o uso de reatores de frasco tradicionais," acrescentou Noel.

A minifábrica durante o teste de campo.
[Imagem: Noël Research Group]

Óxido de rosas

A equipe testou seu protótipo, de 0,25 m², para produzir óxido de rosa, uma matéria-prima para a indústria de perfumes que hoje é produzida industrialmente por meios fotoquímicos porque esse processo é mais limpo e eficiente do que a síntese química tradicional.

Com base no rendimento obtido em condições reais - dias ensolarados e dias nublados - a equipe calculou que uma área de superfície surpreendentemente pequena seria necessária para que seu sistema atendesse à demanda anual de óxido de rosa de toda a indústria - apenas 150 m² seriam suficientes.

"Isso é apenas um telhado de fábrica cheio das nossas minifábricas! O custo do sistema seria semelhante aos atuais sistemas comerciais de fotossíntese. Mas só precisamos de energia solar, então não há gastos com energia. Portanto, esta realmente pode ser uma estratégia sustentável para a produção futura de produtos químicos, como óxido de rosa ou produtos farmacêuticos," disse Noel.

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